2010年第09期，第43卷总第225期
他·其
通信技术
Communications Technology
Vo1. 43, No, 09, 2010
No. 225, Totally
掺镜光纤激光器粒子数空间分布研究
倪延辉，庄茂禄，马志强，赵巧霞，占生宝
（①空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077；②空军大连士官学校，辽宁大连116600）
【摘要】针对基于重叠固子模型的速率方程不能分析粒子数空问分布的情况，依据双包层掺Yb"光纤激光器中，内包层光强近似于均匀分布、而纤芯中光场近似于高斯分布的特点，建立了基于光强分布的速率方程，依据该方程，分析了正向、的分布特征；而沿光纤径向，无论采用何种系浦方式，上能级程子数都呈现中间低、两端高的抛物线分布结构。
【关键词】光纤激光器；双包层掺Yb"光纤；粒子数空问分布
【中图分类号】TN241
【文献标识码】A
【文章编号】10020802(2010)09-016203
Studyons
SpatialDistributionofPopulationforanYb+-doped
Double-cladFiber Laser
NI Yan-hui",
ZHUANG Mao-lu,MA Zhi-qiang,2
ZHAoQiao-xia"，
ZHANSheng-baoa
(DTelecomunication Engineering Institute, Air Force Engineering University, Xi' an Shaanxi 710077, China;
2/Dalian Sergeant School of Air Force Cormunication, Dalian Liaoning 116600, China)
[Abstract] For the rate equation based on overlapping factor model could not analyze the spatial distribution of population in a laser, the rate equation is improved by mean of the different distributions of laser intensity in both inner cladding and the core of an Ybdoped doublecladding laser. Based on the improved rate equation, spatial distributions of population are studied for an Yb*doped double-clad fiber laser at different pumping configuration. The results show that the population in center of the core is lower than that in edge of the core along the fiber diameter direction, and spatial distribution of normalized population presents different characteristics along the fiber length direction.
[Key words] fiber laser; Ybdoped doubleclad fiber; spatial distribution of population
0引言
光纤激光器由于体积小、重量轻、易于集成等优点在科学研究、工业加工、医疗保健等领域有着广泛的应用，尤其在军事国防领域有着巨大的应用价值(1-2)。在光纤激光器中，研究最普遍的是双包层掺Yb+光纤激光器，其原因在于：①Yb*的能级结构简单，只包含两个多重态，在泵浦和信号波长处都不存在激发态吸收，且具有较大的能级间隔，排除了非辐射驰豫及浓度淬灭现象的发生：②泵浦收稿日期：2010-01-14.
基金项目：国家自然科孕基金资助项目（批准号：60678018)：中国博
主后基金资助课题（No.20090461466)
倪延辉（1971-），男，硕士，副教投，主要研究方向为光通
作者简介：1
信技术；注茂禄（1972-），男，硕士，讲师，主要研究方向为光纤通信；马志强（1968-），男，项士生导师，副教投，主要研究方向为网络交换技术；赵巧覆（1971-），女，硕士，讲师，主要研究方向为光通信技术：占生宝（1967-），男，博士后，主要研究方向为空间激光信息与对抗技术。
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波长与激光输出波长非常接近，量子转换效率高达90%以上[3)在双包层掺Yb+光纤激光器理论分析中，目前采用的方法都是基于重叠因子「的速率方程[4-5)。由于重叠因子的引入，有效地降低了数值分析的复杂度，并能对掺Yb" 光纤激光器的稳态特性进行合理的解释。然而，这种分析方法并不能精确地描述出双包层掺Yb光纤激光器各能级粒子数的空间变化。
依据泵浦和信号光强在双包层掺Yb光纤中的不同分布特点，建立了基于光强分布的速率方程，并依据该方程，分析了不同泵浦方式下双包层掺Yb光纤激光器粒子数的空间分布。结果表明：沿光纤轴间，不同的泵浦方式导致上能级粒子数呈现不同的分布特点：而沿光纤径向，无论采用何种泵浦方式，上能级粒子数都呈现中间低、两端高的抛物线分布形式。